高二物理人教版选修3-1学案 第1章 1 电荷及其守恒定律 Word版含解析
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| 名称 | 高二物理人教版选修3-1学案 第1章 1 电荷及其守恒定律 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 421.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-19 12:36:31 | ||
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文档简介
1 电荷及其守恒定律
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，证明正电荷从丝绸转移到玻璃棒上。 (×)
(2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程。 (√)
(3)电子的电荷量e的数值最早是由库仑通过实验测出的。 (×)
(4)元电荷就是质子或电子。 (×)
(5)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍。 (√)
2．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务，盗版书籍影响我们的学习效率甚至给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的( )
A．6.2×10－19 C B．6.4×10－19 C
C．6.6×10－19 C D．6.8×10－19 C
B [电荷量必须是元电荷e＝1.60×10－19 C的整数倍，6.4×10－19 C是e的4倍，故看不清的关键数字可能是B项。]
3.如图所示，用起电机使金属球A带正电，靠近验电器B，则( )
A．验电器金箔不张开，因为球A没有和B接触
B．验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了正电
C．验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了负电
D．验电器金箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电
D [因球A带正电，靠近验电器B，根据同种电荷相斥、异种电荷相吸的原理，验电器金箔中的电子就会被金属球A中正电荷吸引到验电器的上端小球上，所以下端的验电箔片就会带上正电。因为同种电荷相互排斥，故箔片张开，D正确。]
三种起电方式
1.三种起电方式的比较
摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两种物体摩擦 导体靠近带电体 导体与带电体接触
现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 导体带上与带电体相同电性的电荷
原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离) 自由电荷在带电体与导体之间发生转移
2.三种起电方式的本质
三种起电方式都不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到了另一个物体，或者从物体的一部分转移到了另一部分，它们的本质都是电荷的转移，电荷总量保持不变。
【例1】 (多选)如图所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是( )
A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开
B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开
C．把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开
D．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，最后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合
思路点拨：(1)A、B分开前是一个整体，在A、B端分别感应出等量异号电荷。
(2)A、B分开前移走C，则A、B端的异号电荷中和，整体不再带电。
AB [A、B开始都不带电，把C移近导体A时，由于静电感应，A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累负电荷，B端积累正电荷，所以A、B上的金属箔片都张开，A对；若此时先把A、B分开再移走C，因A、B已经绝缘，所带电荷量不会变，金属箔片仍张开，B正确；但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以金属箔片都不会张开，C错误；先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，金属箔片都不会张开，D错误。]
上例中，把C移近导体A后，用手摸一下B导体，观察到什么现象？
提示：A上的金属箔片张开，而B上金属箔片闭合。
(1)只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不能自由移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能发生感应起电。
(2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球就成为远端，带同种电荷。
甲 乙 丙
1．如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是( )
甲 乙 丙 丁
A．摩擦起电 B．感应起电
C．接触起电 D．以上三种方式都不是
B [导电平板靠近带电的绝缘板并接地时，导电平板与大地发生静电感应，使导电平板带上负电荷，故选项B正确。]
2．不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后都带上了电，如图所示。其原因是( )
A．丝绸创造了负电荷
B．玻璃棒创造了正电荷
C．玻璃棒上有些电子转移到丝绸上
D．丝绸上有些电子转移到玻璃棒上
C [不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电，故选C。]
电荷守恒定律的理解及应用
1.“中性”与“中和”的理解
(1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性。
(2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相接触达到电中性的过程。
2．守恒的广泛性
电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律，也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律。如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮灭，转化为光子。在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变。
3．两带电金属导体接触后电荷量的分配规律
(1)当两个导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少。
(2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有
①???
②???
【例2】 放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B分别带有电荷量QA＝6.4×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？
思路点拨：(1)两金属球接触后电荷先中和再平分。
(2)每个小球电荷量的变化量等于电子电荷量的整数倍。
[解析] 两小球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球相同，剩余正电荷一定平分，即接触后两小球带电荷量
Q′A＝Q′B＝＝ C＝1.6×10－9 C。
在接触过程中，电子由B球转移到A球，自身的净电荷全部中和后，继续转移，使B球带Q′B的正电，这样共转移的电荷量为
ΔQ＝Q′B－QB＝1.6×10－9 C－(－3.2×10－9 C)＝4.8×10－9 C
则转移的电子数n＝＝＝3.0×1010(个)。
[答案] 由B球转移到A球 3.0×1010个
训练角度1：电性的判断
3．(多选)把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥。则A、B两球原来的带电情况可能是( )
A．带有等量异种电荷
B．带有不等量异种电荷
C．带有等量同种电荷
D．一个带电，另一个不带电
BCD [两个完全相同的金属球若带有等量的异种电荷，接触后将均不带电，若带不等量异种电荷，或带同种电荷，或一个带电，另一个不带电，接触后均带同种电荷，两球间存在相互排斥力，故B、C、D均正确，A错误。]
训练角度2：电荷量的计算
4．(多选)完全相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后移开。这时，A、B两球的电荷量之比为( )
A．2∶3 B．3∶2
C．2∶1 D．1∶2
AC [若A、B两球带等量的同种电荷，电荷量都为Q，则让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开，A、B两球所带的电荷量大小分别为、，则接触后A、B两球的电荷量之比为2∶3；若A、B两球带等量的异种电荷，电荷量大小都为Q，则让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开，A、B两球所带的电荷量大小分别为、，则接触后A、B两球的电荷量之比为2∶1。故选A、C。]
1．[物理观念]三种起电方式及其本质，感应起电的现象分析。
2．[科学方法]电荷守恒定律的理解及应用。
3．[科学思维]接触起电的电荷分配规律。
1．(多选)关于电现象，下列说法中正确的是( )
A．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程
B．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电
C．摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量同种电荷
D．当一种电荷出现时，必然有等量异种电荷出现，当一种电荷被中和时，必然有等量异种电荷同时被中和
ABD [感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分，而摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体，相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷，故A正确，
C错误；由电荷守恒定律可知D正确；中性物体得到多余电子带负电，失去电子带正电，B正确。]
2．(多选)关于元电荷，下列说法中正确的是( )
A．元电荷实质上是指电子或质子本身
B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 C
D．元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
BCD [元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19 C，不是指某个具体的带电物质，如电子、质子，故A错误，C正确；元电荷是电荷量的数值，没有正负电性的区别，宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍，故B正确；元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高，故D正确。]
3．如图所示，绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，现使a、b分别带正、负电，则( )
A．b将吸引a，吸引后不放开
B．b先吸引a，接触后又与a分开
C．a、b之间不发生相互作用
D．b立即把a排斥开
B [因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触。若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来的电荷，然后将剩余的电荷重新分配，这样两球就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，a球将会被排斥开。若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开。]
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，证明正电荷从丝绸转移到玻璃棒上。 (×)
(2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程。 (√)
(3)电子的电荷量e的数值最早是由库仑通过实验测出的。 (×)
(4)元电荷就是质子或电子。 (×)
(5)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍。 (√)
2．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务，盗版书籍影响我们的学习效率甚至给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的( )
A．6.2×10－19 C B．6.4×10－19 C
C．6.6×10－19 C D．6.8×10－19 C
B [电荷量必须是元电荷e＝1.60×10－19 C的整数倍，6.4×10－19 C是e的4倍，故看不清的关键数字可能是B项。]
3.如图所示，用起电机使金属球A带正电，靠近验电器B，则( )
A．验电器金箔不张开，因为球A没有和B接触
B．验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了正电
C．验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了负电
D．验电器金箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电
D [因球A带正电，靠近验电器B，根据同种电荷相斥、异种电荷相吸的原理，验电器金箔中的电子就会被金属球A中正电荷吸引到验电器的上端小球上，所以下端的验电箔片就会带上正电。因为同种电荷相互排斥，故箔片张开，D正确。]
三种起电方式
1.三种起电方式的比较
摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两种物体摩擦 导体靠近带电体 导体与带电体接触
现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 导体带上与带电体相同电性的电荷
原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离) 自由电荷在带电体与导体之间发生转移
2.三种起电方式的本质
三种起电方式都不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到了另一个物体，或者从物体的一部分转移到了另一部分，它们的本质都是电荷的转移，电荷总量保持不变。
【例1】 (多选)如图所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是( )
A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开
B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开
C．把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开
D．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，最后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合
思路点拨：(1)A、B分开前是一个整体，在A、B端分别感应出等量异号电荷。
(2)A、B分开前移走C，则A、B端的异号电荷中和，整体不再带电。
AB [A、B开始都不带电，把C移近导体A时，由于静电感应，A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累负电荷，B端积累正电荷，所以A、B上的金属箔片都张开，A对；若此时先把A、B分开再移走C，因A、B已经绝缘，所带电荷量不会变，金属箔片仍张开，B正确；但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以金属箔片都不会张开，C错误；先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，金属箔片都不会张开，D错误。]
上例中，把C移近导体A后，用手摸一下B导体，观察到什么现象？
提示：A上的金属箔片张开，而B上金属箔片闭合。
(1)只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不能自由移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能发生感应起电。
(2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球就成为远端，带同种电荷。
甲 乙 丙
1．如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是( )
甲 乙 丙 丁
A．摩擦起电 B．感应起电
C．接触起电 D．以上三种方式都不是
B [导电平板靠近带电的绝缘板并接地时，导电平板与大地发生静电感应，使导电平板带上负电荷，故选项B正确。]
2．不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后都带上了电，如图所示。其原因是( )
A．丝绸创造了负电荷
B．玻璃棒创造了正电荷
C．玻璃棒上有些电子转移到丝绸上
D．丝绸上有些电子转移到玻璃棒上
C [不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电，故选C。]
电荷守恒定律的理解及应用
1.“中性”与“中和”的理解
(1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性。
(2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相接触达到电中性的过程。
2．守恒的广泛性
电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律，也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律。如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮灭，转化为光子。在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变。
3．两带电金属导体接触后电荷量的分配规律
(1)当两个导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少。
(2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有
①???
②???
【例2】 放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B分别带有电荷量QA＝6.4×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？
思路点拨：(1)两金属球接触后电荷先中和再平分。
(2)每个小球电荷量的变化量等于电子电荷量的整数倍。
[解析] 两小球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球相同，剩余正电荷一定平分，即接触后两小球带电荷量
Q′A＝Q′B＝＝ C＝1.6×10－9 C。
在接触过程中，电子由B球转移到A球，自身的净电荷全部中和后，继续转移，使B球带Q′B的正电，这样共转移的电荷量为
ΔQ＝Q′B－QB＝1.6×10－9 C－(－3.2×10－9 C)＝4.8×10－9 C
则转移的电子数n＝＝＝3.0×1010(个)。
[答案] 由B球转移到A球 3.0×1010个
训练角度1：电性的判断
3．(多选)把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥。则A、B两球原来的带电情况可能是( )
A．带有等量异种电荷
B．带有不等量异种电荷
C．带有等量同种电荷
D．一个带电，另一个不带电
BCD [两个完全相同的金属球若带有等量的异种电荷，接触后将均不带电，若带不等量异种电荷，或带同种电荷，或一个带电，另一个不带电，接触后均带同种电荷，两球间存在相互排斥力，故B、C、D均正确，A错误。]
训练角度2：电荷量的计算
4．(多选)完全相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后移开。这时，A、B两球的电荷量之比为( )
A．2∶3 B．3∶2
C．2∶1 D．1∶2
AC [若A、B两球带等量的同种电荷，电荷量都为Q，则让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开，A、B两球所带的电荷量大小分别为、，则接触后A、B两球的电荷量之比为2∶3；若A、B两球带等量的异种电荷，电荷量大小都为Q，则让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开，A、B两球所带的电荷量大小分别为、，则接触后A、B两球的电荷量之比为2∶1。故选A、C。]
1．[物理观念]三种起电方式及其本质，感应起电的现象分析。
2．[科学方法]电荷守恒定律的理解及应用。
3．[科学思维]接触起电的电荷分配规律。
1．(多选)关于电现象，下列说法中正确的是( )
A．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程
B．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电
C．摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量同种电荷
D．当一种电荷出现时，必然有等量异种电荷出现，当一种电荷被中和时，必然有等量异种电荷同时被中和
ABD [感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分，而摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体，相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷，故A正确，
C错误；由电荷守恒定律可知D正确；中性物体得到多余电子带负电，失去电子带正电，B正确。]
2．(多选)关于元电荷，下列说法中正确的是( )
A．元电荷实质上是指电子或质子本身
B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 C
D．元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
BCD [元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19 C，不是指某个具体的带电物质，如电子、质子，故A错误，C正确；元电荷是电荷量的数值，没有正负电性的区别，宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍，故B正确；元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高，故D正确。]
3．如图所示，绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，现使a、b分别带正、负电，则( )
A．b将吸引a，吸引后不放开
B．b先吸引a，接触后又与a分开
C．a、b之间不发生相互作用
D．b立即把a排斥开
B [因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触。若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来的电荷，然后将剩余的电荷重新分配，这样两球就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，a球将会被排斥开。若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开。]